液相色谱柱的利记博彩app
【专利说明】液相色谱柱 本申请为一项发明专利申请的分案申请，其母案的申请日为2012年2月14日、申请号 为201280008744. 7、发明名称为"纳米大小化学改性材料和用途"。 相关申请的交叉引用 本申请是2011年2月14日提交的美国临时申请号61/442, 752的非临时申请并且要 求了该美国临时申请的优先权。 发明背景
[0001] 对于液相色谱应用，固定相的选择性和水解稳定性是最重要的方面。硅烷化试剂 已经被广泛用来对用于液相色谱和许多其他应用的固体载体（包括硅胶）进行改性。虽然 具有不同官能团的硅烷化试剂是可商购的，但是制造具有高表面覆盖率和高水解稳定性的 固定相仍然充满挑战。
[0002] 多面体式寡聚倍半硅氧烷（P0S巧是一类具有高度对称性、良好的化学稳定性和 热稳定性W及现成的可商购性的纳米大小的化合物。它们可W用作纳米级构造单元来改善 广泛范围的材料的性质，运些材料包括医用聚合物、高溫复合物、树枝状聚合物、液晶、涂层 等。P0SS是基于六一、八一W及十一元环的呈Ξ维结构的结晶固体。最常观察到的形式是 具有式巧Si〇v2)S的T8立方多面体式八聚物，它由具有来自呈Ξ维安排的立方体的各个角 的八条悬臂的一个硅氧烷立方笼组成。除了完全P0SS(如T8)之外，不完全地形成的中间物 P0SS化合物也已被开发出来。举例来说，具有Ξ个经过定向的相邻硅烷醇的不完全T7P0SS 化合物已经被共价附接到不同的基质上。关于一般性综述，参见科德斯等人，立方多面体式 寡聚倍半硅氧烷的化学性质的最新发展，化学评论2010,110,2081 -2173(Cordesetal.， 民ecentDevelopmentsintheChemistryofCubicPolyhedralOligosilsesquioxanes， Chem.Rev. 2010,110, 2081 - 2173)。
[0003] 虽然POSS化合物被充分表征并且广泛使用，但是它们在分离领域中实际上仍然 未开发。一份报告描述了一种P0SS交联剂用于无机一有机混合式整体柱中的用途，然而 运些工作者没有描述P0SS接枝到一种固体载体上作为一种色谱用固定相的用途。多面体 式寡聚倍半硅氧烷作为一种交联剂用于制备无机一有机混合式整体柱。吴等人，分析化学 (2010)，82(13)，5447 - 5454(PolyhedralOligomericSilsesquioxaneasaCross- linkerforPreparationofInorganic-OrganicHybridMonolithicColumns.Wu,et al.，.AnalyticalQiemistry(2010)，82(13)，5447 - 5454)。
[0004]POSS化合物作为用于色谱应用（例如，液相色谱化C)、气相色谱（GC)W及样品制 备消耗品）的固定相表面改性剂的用途将提供获得具有多种性质的新颖材料的途径。本 发明提供具有作为表面改性剂来制造用于色谱应用的固定相的用途的纳米大小P0SS化合 物，运些色谱应用包括液相色谱化0、气相色谱（GC)W及样品制备消耗品。
【发明内容】
[0005] 相比于通过常规方法使用硅烷化试剂制备的那些固定相材料，含P0SS的色谱用 固定相材料展示了若干益处，例如，水解稳定性改善、疏水性增加、高配体覆盖率W及独特 的选择性（形状选择性增加、疏水选择性增加）。另外，各种有用的POSS化合物在经济成本 下的可商购性使其成为一种用于开发新颖固定相的可行方法。然而，直到本发明，基于P0SS 的材料才被用作色谱用固定载体的表面改性剂。
[0006] 在不同的实施例中，本发明提供了具有一个被多面体式寡聚倍半硅氧烷（P0S巧 共价改性的表面的新颖材料。P0SS可W被直接接枝到固体载体上或者它可W通过一种共价 结合到固体载体和P0SS两者的连接物被间接接枝到固体载体上。在示例性实施例中，本发 明还提供了制备和使用运些新颖材料的方法。本发明的示例性材料适用于色谱（例如，液 相、气相）和萃取（例如，固相萃取）。
[0007] P0SS化合物是对称的纳米大小构造部分。相比于常规硅烷偶联剂，它们可W被用 于在基质表面上产生不同的表面形态和独特的性质。因此，P0SS键合相具有设计并制造提 供独特色谱选择性的固定相的用途。相比于硅烷偶联剂，P0SS化合物因为其非挥发性性质 和低毒性，所W是用于表面改性的更经济和更安全的前体。许多具有多种官能团的P0SS化 合物是可商购的。
[0008] 由P0SS所提供的一个具体优点是单个分子可W提供相对于由W假定单层方式施 加的类似硅烷偶联剂所提供的表面覆盖率高达五倍的表面覆盖率，其中R=环己基。因此， P0SS键合相具有高配体密度，运使得相比于通过硅烷化制备的类似固定相，水解稳定性更 佳和疏水性保持力更局。
[0009] 根据W下详细说明将清楚本发明的其他实施例、目的W及优点。
【附图说明】
[0010] 图1示出了T7R7(0H)3-P0SS(式I)的通用结构。
[0011] 图 2 示出了T7R7(0H)3-P0SS的实例。
[001引图3示出了TsRyX-P0SS(式II)的通用结构。
[001引 图4示出了TsRyX-P0SS的实例。
[0014] 图5示出了基质材料的实例。
[001引图6示出了T7-POSS键合相（式III)的通用合成路线。
[001引图7示出了Ty-POSS键合相的实例。
[0017] 图8示出了Ts-P0SS键合相（式IV)的通用合成路线。
[001引 图9示出了Ts-POSS键合相50、51W及52的合成。
[0019] 图10示出了Ts-POSS键合相53的合成。
[0020] 图11示出了Ts_P0SS键合相54的合成。
[0021] 图12示出了Ts-POSS键合相55的合成。
[0022] 图13示出了Ts-P0SS键合相56的合成。
[0023] 图14示出了Ts-P0SS键合相57的合成。
[0024] 图15示出了Ts-P0SS键合相58和59的合成。
[002引 图16示出了Ts-P0SS键合相60和61的合成。
[0026] 图17示出了Ts-P0SS键合相62的合成。
[0027] 图18示出了Ts-P0SS键合相63的合成。
[0028] 图19示出了Ts-P0SS键合相64、65W及66的合成。
[0029] 图20示出了Τ8 - POSS键合相67的合成。
[0030] 图21示出了Ts-P0SS键合相68的合成。
[0031] 图22示出了Ts-P0SS键合相69和70的合成。
[003引图23示出了Ts-P0SS键合相71的合成。
[0033] 图24示出了通过常规硅烷反应制备的异下基Ξ官能相（72)和异辛基Ξ官能相 (73)的结构。
[0034] 图25示出了异下基P0SS相（43)与异下基Ξ官能相（72)之间的疏水性比较。显 然，异下基P0SS改性相提供比通过常规硅烷反应制备的异下基Ξ官能相更高（3倍）的疏 水性保持力，表明更高的键合密度。
[003引图26示出了异辛基P0SS相（44)与异辛基Ξ官能相（73)之间的疏水性比较。显 然，异辛基P0SS改性相提供比通过常规硅烷反应制备的异辛基Ξ官能相更高（> 2倍）的 疏水性保持力，表明更高的键合密度。
[0036] 图27示出了异下基P0SS相（43)与异下基Ξ官能相（72)之间的疏水选择性比 较。显然，异下基P0SS改性相提供比通过常规硅烷反应制备的异下基Ξ官能相更高的疏水 选择性，表明更高的键合密度。
[0037] 图28示出了异辛基P0SS相（44)与异辛基Ξ官能相（73)之间的疏水选择性比 较。显然，异辛基P0SS改性相提供比通过常规硅烷反应制备的异辛基Ξ官能相更高的疏水 选择性，表明更高的键合密度。
[0038] 图29示出了异下基P0SS相（43)与异下基Ξ官能相（72)之间的形状选择性比 较。显然，异下基P0SS改性相提供与通过常规硅烷反应制备的异下基Ξ官能相迴然不同的 形状选择性。
[0039] 图30示出了异辛基P0SS相（44)与异辛基Ξ官能相（73)之间的形状选择性比 较。显然，异辛基P0SS改性相提供与通过常规硅烷反应制备的异辛基Ξ官能相迴然不同的 形状选择性。
[0040] 图31示出了异下基P0SS相（43)与异下基Ξ官能相仍）之间的低抑水解稳定 性比较。显然，异下基P0SS改性相提供比通过常规硅烷反应制备的异下基Ξ官能相更高的 水解稳定性，表明在键合位点处的键合覆盖率更佳并且立体选择性更高。
[00川图32示出了异辛基P0SS相（44)与异辛基Ξ官能相（73)之间的低抑水解稳定 性比较。显然，异辛基P0SS改性相提供比通过常规硅烷反应制备的异辛基Ξ官能相更高的 水解稳定性，表明在键合位点处的键合覆盖率更佳并且立体选择性更高。 图33对应地示出了异辛基P0SS相（44)与正辛基单官能相（73)之间的水解稳定性比 较。两个相均具有类似的碳含量巧％ )并且是基于同一批未加工的硅胶。显然，两个P0SS 键合相均提供比通过常规硅烷化学方法制备的单官能C8相更佳的水解稳定性。
【具体实施方式】 I.介绍
[004引如上文所阐述，诸位发明人已经认识到P0SS改性的固体载体（例如，色谱用固定 相和萃取用固相）提供了获得具有独特性质的材料的途径并且允许对多种特性进行工程 改造，如用于分析物的运些材料的大小和形状选择性，W及运些材料的稳定性。示例性固定 相是τ,-POSS固定相，它是通过一种固体载体与一种τ7咕(0巧3-POSS物质之间的反应 所形成。在运种情况下，每一个P0SS分子中的Ξ个硅烷醇基团是W-种方式进行定向，该 方式使得可W在P0SS与二氧化娃表面之间形成Ξ个Si- 0 -Si键联，从而产生稳定的键 合。另外，由于每一个P0SS分子中屯个R基团的可供使用性，所WP0SS的配体密度相对于 W假定单层方式施加的类似硅烷偶联剂中的配体密度更高。最后但并非最不重要的，纳米 大小并且对称的P0SS分子在基质表面上产生独特的表面形态，运产生了新颖的色谱性质。 [004引本发明还提供了具有类似官能团的其他P0SS键合相，如1^^(-?055、1\术品一 P0SS、TizRiiX-P0SS、TsRyX-P0SS、TsRs(0H)2-P0SS、T斯(0巧4-P0SS或T4尺4(0巧4- P0SS，和制造与使用运些固定相的方法。在示例性实施例中，X是一个反应性官能团并且是 选自Η;烷基或芳基胺；烷基或芳基面化物；烷基或芳基醇；烷基或芳基簇酸；烷基或芳基 酷氯；烷基或芳基横酷氯；烷基或芳基酸酢；烷基或芳基异氯酸醋；烷基或芳基酷亚胺；烧 基或芳基硫醇；烷基或芳基环氧化物；含締控部分；含娃部分；硅烷醇；或可聚合部分。
[0044] 由本发明所提供的固定相的益处包括（但不限于）：（1)运些组合物提供了独特的 选择性。举例来说，运些组合物可W被用于在同一分析中使用反相和P0SS部分来保持和分 离分析物；（2)当前组合物的选择性可W通过改变P0SS部分或连接物的化学组成来调整； (3)运些组合物与高度含水条件相容（例如，耐水解）；（4)运些组合物不仅适用于制造分 析型分离柱，而且适用于开发新的固相萃取（SP巧应用；（5)运些组合物可W与其他色谱填 充材料共混来制造用于分离柱和S阳柱两者的多种新颖的填充材料；(6)运些组合物可W 用一种通用的、容易的并且经济的方式制备；（7)P0SS部分的配体的量、其连接物长度和组 成W及一致性是通过使用具有不同的表面积和粒径、不同的配体结构和/或不同的表面化 学性质的标准固体载体而容易地调整，从而在该固体载体上形成层。 II.定义
[0045]在具有未填满的价态的取代基是通过它们从左到右书写的常规化学式来说明的 情况下，它们任选地同样涵盖将因从右到左书写该结构而产生的化学上相同的取代基，例 如，一邸2〇 -旨在也任选地叙述一0邸2-。
[0046] 除非另外说明，否则术语"烷基"独自或作为另一个取代基的一部分意指一个直链 或支链、或环状控基、或其组合，该烷基可W是完全饱和的、单或多不饱和的，并且可W包括 具有指定碳原子数（即，Cl-Cl。意指一个至十个碳）的二价和多价基团。饱和控基的实 例包括（但不限于）如下基团：如甲基、乙基、正丙基（例如，一邸2-邸2-邸3、一邸2-邸2-邸2-）、异丙基、正下基、叔下基、异下基、仲下基、环己基、（环己基）甲基、环丙基甲 基，例如正戊基、正己基、正庚基、正辛基等的同系物和异构体。不饱和烷基是具有一个或多 个双键或Ξ键的基团。不饱和烷基的实例包括（但不限于）乙締基、2-丙締基、己豆基、 2-异戊締基、2-(下二締基）、2,4一戊二締基、3- (1，4一戊二締基）、乙烘基、1 -丙烘 基和3 -丙烘基、3 -下烘基W及高级同系物和异构体。除非另外指出，否则术语"烷基"还 意在包括W下更详细定义的烷基的衍生物，如"杂烷基"。限于控基的烷基被称为"同源烧 基（homoa化yl)"。在烷基是一个二价基团的情况下，术语"烷基"还可W意指"亚烷基"或 "烧二基及次烷基（a&}didene)。
[0047] 术语"亚烷基"或"烧二基"独自或作为另一个取代基的一部分意指衍生自一个烧 基的一个二价基团，如由（但不限于）一CH2CH2CH2-(亚丙基或丙烷一1，3-二基）所举 例说明，并且进一步包括w下描述为"杂亚烷基"的那些基团。典型地，一个烷基（或亚烧 基）将具有从1个到约30个碳原子、优选地是从1个到约25个碳原子、更优选地是从1个 到约20个碳原子、甚至更优选地是从1个到约15个碳原子并且最优选地是从1个到约10 个碳原子。一个"低级烷基"、"低级亚烷基"或"低级烧二基"是一个较短链的烷基、亚烷基 或烧二基，总体上具有约10个或更少个碳原子、约8个或更少个碳原子、约6个或更少个碳 原子、或约4个或更少个碳原子。
[0048] 术语"次烷基"独自或作为另一个取代基的一部分意指衍生自一个烷基的一个二 价基团，如由（但不限于）CH3CH2C&=(次丙基）所举例说明。典型地，一个次烷基将具有 从1个到约30个碳原子、优选地是从1个到约25个碳原子、更优选地是从1个到约20个 碳原子、甚至更优选地是从1个到约15个碳原子并且最优选地是从1个到约10个碳原子。 一个"低级烷基"或"低级次烷基"是一个较短链的烷基或次烷基，总体上具有约10个或更 少个碳原子、约8个或更少个碳原子、约6个或更少个碳原子、或约4个或更少个碳原子。
[0049] 术语"烷氧基"、"烧氨基"W及"烧硫基"（或硫代烷氧基）是在它们的常规意义上 使用的，并且各自是指经由一个氧原子、一个氨基或一个硫原子连接到分子的其余部分上 的那些烷基。
[0050] 除非另外说明，否则术语"杂烷基"独自或与另一个术语组合意指一个稳定的直链 或支链、或环状控基、或其组合，该杂烷基由规定数目的碳原子和至少一个选自下组的杂原 子